OSI(Open System Interconnection)은 IOS(International Organization of Standardization, 국제 표준화 기구)에서 네트워크간의 호환성을 위해 개발되었다. TCP/IP 4 계층은 OSI 7 계층 모델을 기반으로 만들어진 더욱 단순화된 모델이다. OSI 7 계층은 네트워크 통신의 표준 모델이고, TCP/IP 4 계층은 OSI 7 계층을 바탕으로 만들어진 인터넷 관련 표준이라고 생각하면 된다.
이렇게 각 계층을 나눔으로써 서로 다른 제조사의 장비들끼리 통신을 할 수 있는 호환성을 보장하고, 문제가 발생할 경우 해당 계층 내에서 해결할 수 있다. 또한, 데이터들이 계층을 이동할 때, 서로 다른 계층끼리는 각 전달 과정을 꼭 알아야 할 필요가 업어져 데이터의 정보를 은닉하거나 캡슐화시킬 수 있는 장점도 생기게 된다.
TCP/IP 4 계층은 총 4개(응용, 전송, 인터넷, 네트워크 액세스)의 계층으로 구성되어 있다. 각 계층은 OSI 7 계층의 특정 계층과 대응된다. 응용 계층은 OSI 계층의 응용-표현-세션 계층과, 전송 계층은 OSI 계층의 전송 계층과, 인터넷 계층은 OSI 계층의 네트워크 계층과 대응되며, 네트워크 액세스 계층은 OSI 계층의 데이터 링크-물리 계층과 대응된다.
응용 계층은 유저와 가장 밀접한 계층이다. 응용 프로그램의 인터페이스를 통해 유저는 다른 유저와 데이터 통신을 하게 된다. 이 단계에서는 응용 프로그램과 응용 프로그램 사이의 통신을 하게 된다.
응용 계층에서 내려오면 전송 계층이 있다. 전송 계층에서는 응용 계층에서 내려오거나 인터넷 계층에서 올라온 데이터를 세그먼트 단위로 쪼갠다. 데이터를 쪼개면서 목적지와 출발지의 포트 주소와 데이터의 오류를 검출하는 코드를 추가해준다. 이 단계에서는 포트와 포트 사이의 통신을 하게 된다.
인터넷 계층으로 내려오면 네트워크의 최종 목적지까지의 IP 주소를 알 수 있게 된다. 이 때 전송 계층에서 전달 받은 세그먼트 단위의 데이터에 목적지와 출발지의 IP 주소를 붙이게 되는데, 이를 패킷이라고 부른다. 인터넷 계층에서는 목적지까지 정확하게 연결되게 하는 연결성을 제공해준다. 이 단계에서는 IP와 IP로 통신을 하게 된다.
네트워크 액세스 계층은 패킷에 담겨 있는 IP 주소(논리적 주소)가 아닌 물리적 주소를 참조해서 실제 장비간 데이터 전송을 진행한다. (MAC-Media Access Control Address 주소 등) 네트워크 액세스 계층은 최종적으로 데이터를 전송하기 전에 패킷의 헤더에 MAC주소와 같은 물리 주소를 추가하고, 오류를 검출해주는 부분을 추가해준다.